1958年,H.E.Simmons和R.D.Smith首次利用二碘甲烷和鋅銅偶(Zn-Cu)將無官能團化的烯烴(如環(huán)己烯,苯乙烯)立體選擇性的轉(zhuǎn)化為環(huán)丙烷。這一反應后來得到普遍使用,并且是一種非常高效的制備環(huán)丙烷的反應,被稱為Simmons-Smith環(huán)丙烷化反應。
此反應是一個協(xié)同反應,過程中會生成一個雙三元環(huán)的蝶形中間體過渡態(tài)。這一機理得到了大量的反應的立體化學反應結(jié)果的驗證。
在天然產(chǎn)物、合成化合物等具有生物活性以及藥品分子結(jié)構(gòu)中存在環(huán)丙烷基團,下面將主要介紹幾個Simmons?Smith環(huán)丙烷化反應在天然產(chǎn)物合成中的案例:
實例1:(?)-Lundurine A 的合成
(?)-Lundurine A是一個吲哚類生物堿,1995年從馬來西亞柯蒲木菌中分離得到。這個天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)中存在一個三環(huán)的核心骨架,包含一個環(huán)丙烷的取代基,四個手性中心。
化合物73的分子內(nèi)的Simmons?Smith環(huán)丙烷化反應,涉及到吲哚和卡賓,主要的挑戰(zhàn)是在合成環(huán)丙烷的同時,要完成分子結(jié)構(gòu)中三環(huán)核心骨架的構(gòu)建。
主要的合成策略是將化合物76中的醛基轉(zhuǎn)換成偕二碘代物77,再使用過量的ZnEt2處理中間體77,完成環(huán)丙烷的合成,收率63%(以中間體76計),隨后進行脫保護,脫氫消除反應得到目標產(chǎn)物(?)-lundurine A (72)。
實例2:(+)-Omphadiol的合成
倍半萜烯 (+)-omphadiol (79)是2001年從真菌Omphalotus illudens中分離得到的。這個天然產(chǎn)物分子中包含5-7-3環(huán)系結(jié)構(gòu),六個連續(xù)的手性中心。此外反式的稠環(huán)環(huán)戊烷分子的合成,以及環(huán)丙烷分子的立體選擇性引入是具有挑戰(zhàn)性的工作。
在Simmons?Smith 反應條件下,C-5位的羥基沒有對反應產(chǎn)生額外的影響,雙健直接的環(huán)丙烷化得到目標產(chǎn)物 (+)-omphadiol (79)。
實例3:Pallambins A and B的合成
化合物pallambins A (88) and B (89)是2012年從liverwort Pallavicinia ambigua分離得到的天然產(chǎn)物。結(jié)構(gòu)中包含了六元環(huán)骨架,及10個連續(xù)的立體中心。
對于雙烯化合物(91),利用Simmons?Smith反應條件,可以立體選擇性的得到exo-型的產(chǎn)物,收率為85%,作為單一構(gòu)型的產(chǎn)物。
實例4: (?)-6-epi-Ophiobolin的合成
蛇孢菌素類天然產(chǎn)物ophiobolin A于1958年分離得到,屬于二倍半萜類成分,分子中含有5-8-5環(huán)系結(jié)構(gòu),它的全合成是一項非常具有挑戰(zhàn)性的工作。
一個簡練的合成途徑是使用金合歡醇(104)為起始原料,通過Simmons ?Smith反應可以對映選擇性的得到環(huán)丙烷化產(chǎn)物,隨后通過Appel 反應得到碘代物102,作為一個關鍵中間體用于目標產(chǎn)物的合成。
參考文獻:Chemical Reviews 2017, 117, 18, 11651